乱流中のスカラー輸送におけるシート状構造形成のメカニズムとその役割の解明

阐明片状结构形成的机制及其在湍流中标量传输中的作用

基本信息

批准号：
17760139
负责人：
渡邊威
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760139/
关键词：
乱流パッシブスカラー大規模直接数値計算シート状構造

项目摘要

本研究の目的は,格子点数2048^3を要した世界最大規模のスカラー輸送DNSを実行し,乱流中のスカラー場の統計性と場の構造解析を通してシート状構造形成のメカニズムと普遍統計法則への影響・役割を明らかにし,輸送混合現象の基礎理論の構築を目指すものである.今年度は初年度の結果を基礎にして,それをさらに発展させたDNSとデータ解析を行った.特にスカラー場の基本的な統計性質と散逸場の構造の詳細,及びDNSの計算精度がこれらの結果に与える影響を理論・数値的調べた.今年度に得られた主な結果は以下のようにまとめられる.1.スカラー散逸場を特徴づけるシート状構造の形成過程を場の可視化とアニメーション製作を通して調べた.シート構造は複雑に折りたたまれた構造を有しており,エネルギー散逸場とは大きく異なる特徴を有することがわかった.またこれらの構造を統計的に特徴づけるために,スカラー場の構造関数を求め,そのスケーリング特性を調べた.結果,スケーリング指数はより低いレイノルズ数のそれとは若干異なる値を示す傾向があることが明らかになった.2.散逸場の高次統計と特異構造はDNSの計算精度の詳細に大きく影響を受けることを定量的に明らかにした,また散逸場の解像度依存性をマルチフラクタルの観点から議論し,解像度依存性を示すスケーリング則を導出した.解像度問題を乱流モデルにおけるサブグリッドスケール(SGS)成分のグリッドスケール成分への影響とみなし,DNSデータよりSGS成分の影響を調べた.結果,それは慣性領域スケールでは無視できる程の寄与であることを示した.これらの結果は,今年度の日本物理学会,IUTAMシンポジウム等において発表され,主要な結果をまとめた論文がPhys.Fluids誌(掲載済),IUTAMシンポジウムのproceedings(掲載予定)に発表された.また結果2.については現在主要な結果をまとめた論文をJ.Fluid Mech.誌に投稿中である.

这项研究的目的是实施世界上最大的标量传输DNS，它需要晶格为2048^3，并阐明通过在湍流流和现场结构分析中的标量统计特性，以及建立运输混合势化的基准理论，阐明了类似床单状结构形成的机制及其对普遍统计法的影响和作用。今年，我们基于第一年的结果，并进一步开发了DNS和数据分析。特别是，我们已经进行了标量场的基本统计特性以及耗散场的结构的细节以及DNS的计算。准确性对这些结果的影响是理论和数值研究。今年获得的主要结果可以总结如下：1。通过现场可视化和动画生产研究了标量耗散场的类似板状结构的形成过程。板结构具有复杂的折叠结构，并且具有与耗能场有很大不同的特征。此外，为了统计地表征这些结构，我们找到了标量字段的结构函数，并使用它们来创建标量标量特征。我们调查了。结果表明，缩放指数倾向于表现出与较低雷诺数的值略有不同的值。2。我们定量地揭示了耗散场的高阶统计和奇异结构受到DNS计算准确性的细节的严重影响，还讨论了耗散场的分辨率依赖性，从多效应的角度来看，并得出了显示分辨率依赖性的缩放范围的分辨率。分辨率问题转向湍流模型中亚网格尺度（SGS）组件的网格量表组件。我们考虑了SGS组件的效果，并检查了DNS数据的效果。结果表明，它们在惯性领域量表上的贡献可忽略不计。这些结果发表在日本的Phys.fluids学会，IUTAM研讨会等。今年，总结主要结果的论文发表在Phys..fluids（已发布），以及IUTAM研讨会的会议录（已发布）中。此外，对于结果2，我们现在显示了一篇论文，总结了主要结果。目前发布给Mech。杂志。